تم طباعة هيكل السيارة بالكامل بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد من شركة Divergent3D. وقد ظهر لأول مرة في جناح SLM Solutions في معرض Formnext 2018 في فرانكفورت بألمانيا، من 13 إلى 16 نوفمبر.
إذا كان لديك أي معرفة عملية بالتصنيع الإضافي (AM)، فمن المحتمل أنك على دراية بفوهات الطباعة ثلاثية الأبعاد لمنصة محرك Leap النفاث من شركة GE. كانت الصحافة التجارية تغطي هذه القصة منذ عام 2012، حيث كانت بالفعل أول حالة يتم الإعلان عنها جيدًا للتصنيع الإضافي في العمل في بيئة إنتاج حقيقية.
تحل فوهات الوقود المكونة من قطعة واحدة محل ما كان في السابق عبارة عن مجموعة مكونة من 20 جزءًا. وكان لا بد أيضًا من أن يكون لها تصميم قوي لأنها تعرضت لدرجات حرارة تصل إلى 2400 درجة فهرنهايت داخل المحرك النفاث. وقد حصل الجزء على شهادة الطيران في عام 2016.
وبحسب التقارير، فإن شركة GE Aviation لديها اليوم أكثر من 16000 التزام لمحركات Leap. ونظرًا للطلب القوي، أعلنت الشركة أنها طبعت فوهة الوقود المطبوعة ثلاثية الأبعاد رقم 30000 في خريف عام 2018. تصنع شركة GE Aviation هذه الأجزاء في أوبورن، ألاباما، حيث تدير أكثر من 40 طابعة معدنية ثلاثية الأبعاد لإنتاج الأجزاء. وتفيد شركة GE Aviation أن كل محرك Leap يحتوي على 19 فوهة وقود مطبوعة ثلاثية الأبعاد.
قد يكون مسؤولو شركة جنرال إلكتريك قد سئموا من الحديث عن فوهات الوقود، ولكن هذا مهد الطريق لنجاح الشركة في مجال التصنيع الإضافي. في الواقع، تبدأ جميع اجتماعات تصميم المحرك الجديد بمناقشة كيفية دمج التصنيع الإضافي في جهود تطوير المنتج. على سبيل المثال، يحتوي محرك GE 9X الجديد الذي يخضع حاليًا للحصول على شهادة على 28 فوهة وقود وخلاط احتراق مطبوع ثلاثي الأبعاد. في مثال آخر، تقوم شركة GE Aviation بإعادة تصميم محرك توربيني، والذي كان بنفس التصميم تقريبًا لمدة 50 عامًا، وسيحتوي على 12 جزءًا مطبوعًا ثلاثي الأبعاد مما يساعد على تقليل وزن المحرك بنسبة 5 في المائة.
قال إريك جاتلين، رئيس فريق التصنيع الإضافي في شركة جنرال إلكتريك للطيران، متحدثًا إلى الحشد المجتمع في جناح الشركة في معرض فورمنيكست 2018 في فرانكفورت بألمانيا، في أوائل نوفمبر: "ما كنا نفعله على مدى السنوات القليلة الماضية هو تعلم كيفية صنع أجزاء كبيرة الحجم بشكل إضافي".
واصل جاتلين وصف تبني التصنيع الإضافي بأنه "تحول نموذجي" لشركة GE Aviation. ومع ذلك، فإن شركته ليست وحدها. لاحظ العارضون في Formnext أن هناك عددًا أكبر من الشركات المصنعة (OEMs و Tier 1s) في معرض هذا العام أكثر من أي وقت مضى. (أفاد مسؤولو المعرض التجاري بحضور 26919 شخصًا للحدث، بزيادة قدرها 25 بالمائة عن Formnext لعام 2017). في حين قاد مصنعو الطيران الدفع لجعل التصنيع الإضافي حقيقة واقعة على أرضية المتجر، فإن شركات السيارات والنقل تنظر إلى التكنولوجيا بطريقة جديدة. بطريقة أكثر جدية.
في مؤتمر صحفي عقدته شركة Formnext، شارك نائب الرئيس الأول لشركة Ultimaker، بول هايدن، تفاصيل حول كيفية استخدام شركة Ford للطابعات ثلاثية الأبعاد الخاصة بالشركة في مصنعها في كولونيا بألمانيا لإنشاء أدوات الإنتاج لسيارة Ford Focus. وقال إن الشركة وفرت حوالي 1000 يورو لكل أداة طباعة مقارنة بشراء نفس الأداة من مورد خارجي.
إذا واجه مهندسو التصنيع الحاجة إلى أدوات، فيمكنهم تحميل التصميم في برنامج نمذجة CAD ثلاثي الأبعاد، وصقل التصميم، وإرساله إلى الطابعة، وطباعته في غضون ساعات. وقال هايدن إن التقدم في مجال البرمجيات، مثل دمج المزيد من أنواع المواد، ساعد في جعل أدوات التصميم أسهل، بحيث يمكن حتى "غير المدربين" العمل من خلال البرنامج.
وبعد أن تمكنت شركة فورد من إثبات فائدة الأدوات والتجهيزات المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، قال هايدن إن الخطوة التالية للشركة هي معالجة مشكلة مخزون قطع الغيار. وبدلاً من تخزين مئات الأجزاء، سيتم استخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد لطباعتها عند طلبها. ومن هناك، من المتوقع أن ترى شركة فورد نوع التأثير الذي يمكن أن تحدثه هذه التكنولوجيا في إنتاج الأجزاء.
وقد بدأت شركات تصنيع السيارات الأخرى بالفعل في دمج أدوات الطباعة ثلاثية الأبعاد بطرق مبتكرة. وتقدم شركة Ultimaker أمثلة على الأدوات التي تستخدمها شركة فولكس فاجن في مصنعها في بالميلا، البرتغال:
تم إنتاج الأداة على طابعة ثلاثية الأبعاد من نوع Ultimaker، ويتم استخدامها لتوجيه وضع البراغي أثناء وضع العجلات في مصنع تجميع فولكس فاجن في البرتغال.
عندما يتعلق الأمر بإعادة تعريف تصنيع السيارات، يفكر آخرون في شيء أكبر من ذلك بكثير. كيفن زينجر من شركة Divergent3D هو واحد منهم.
يريد Czinger إعادة التفكير في الطريقة التي يتم بها بناء السيارات. إنه يريد إنشاء نهج جديد باستخدام النمذجة الحاسوبية المتقدمة والتصنيع الإضافي لإنشاء هيكل أخف من الإطارات التقليدية، ويحتوي على أجزاء أقل، ويوفر أداءً أعلى، ويكون أقل تكلفة في الإنتاج. عرضت شركة Divergent3D هيكلها المطبوع ثلاثي الأبعاد في جناح SLM Solutions Group AG في Formnext.
يتكون الهيكل المطبوع على آلة SLM 500 من عقد ذاتية التثبيت تتناسب جميعها مع بعضها البعض بعد الطباعة. ويقول مسؤولو Divergent3D أن هذا النهج لتصميم وتجميع الهيكل يمكن أن يوفر 250 مليون دولار في القضاء على تكاليف الأدوات وتقليل الأجزاء بنسبة 75 في المائة.
وتأمل الشركة أن تبيع هذا النوع من وحدات التصنيع لشركات صناعة السيارات في المستقبل. وقد شكلت شركتا Divergent3D وSLM شراكة استراتيجية وثيقة لتحقيق هذا الهدف.
شركة Senior Flexonics ليست شركة معروفة للعامة، ولكنها مورد رئيسي للمكونات للشركات في صناعات السيارات والديزل والطب والنفط والغاز وتوليد الطاقة. التقى ممثلو الشركة مع شركة GKN Powder Metallurgy العام الماضي لمناقشة إمكانيات الطباعة ثلاثية الأبعاد، وشارك الاثنان قصص نجاحهما في Formnext 2018.
المكونات التي أعيد تصميمها للاستفادة من التصنيع الإضافي هي صمامات السحب والعادم لمبردات إعادة تدوير غاز العادم لتطبيقات الشاحنات التجارية، سواء على الطرق السريعة أو خارجها. تهتم شركة Advanced Flexonics بمعرفة ما إذا كانت هناك طرق أكثر كفاءة لإنشاء نماذج أولية يمكنها تحمل الاختبارات في العالم الحقيقي وربما الإنتاج الضخم. مع سنوات من المعرفة في إنتاج أجزاء للتطبيقات الصناعية والسيارات، تتمتع شركة GKN بفهم عميق للمسامية الوظيفية للأجزاء المعدنية.
والأخير مهم لأن العديد من المهندسين يعتقدون أن أجزاء معينة من تطبيقات المركبات الصناعية تتطلب كثافة 99%. وفي العديد من هذه التطبيقات، ليس هذا هو الحال، وفقاً للرئيس التنفيذي لشركة EOS أدريان كيبلر، وهو ما يشهد به مزود تكنولوجيا الآلات والشريك.
بعد تطوير واختبار أجزاء مصنوعة من مادة EOS StainlessSteel 316L VPro، وجدت شركة Senior Flexonics أن الأجزاء المصنعة بشكل إضافي تلبي أهداف الأداء الخاصة بها ويمكن تصنيعها بشكل أسرع من الأجزاء المصبوبة. على سبيل المثال، يمكن طباعة البوابة ثلاثية الأبعاد في 70% من الوقت مقارنة بعملية الصب. في المؤتمر الصحفي، أقرت جميع الأطراف المشاركة في المشروع بأن هذا يتمتع بإمكانات كبيرة لإنتاج سلسلة مستقبلية.
قال كيبلر: "علينا إعادة النظر في كيفية تصنيع الأجزاء. علينا النظر إلى التصنيع بطريقة مختلفة. هذه ليست عمليات صب أو تشكيل."
بالنسبة للعديد من العاملين في صناعة التصنيع الإضافي، فإن الكأس المقدسة هي رؤية التكنولوجيا تحظى باعتماد واسع النطاق في بيئات التصنيع ذات الحجم الكبير. وفي نظر الكثيرين، فإن هذا من شأنه أن يمثل قبولاً كاملاً.
تُستخدم تقنية AM لإنتاج صمامات الدخول والخروج هذه لمبردات إعادة تدوير غاز العادم لتطبيقات الشاحنات التجارية. وتقوم شركة Senior Flexonics، وهي الشركة المصنعة لهذه الأجزاء النموذجية، بالتحقيق في استخدامات أخرى للطباعة ثلاثية الأبعاد داخل شركتها.
مع وضع هذا في الاعتبار، يعمل مطورو المواد والبرمجيات والآلات بجد لتقديم المنتجات التي تمكن ذلك. يتطلع مصنعو المواد إلى إنشاء مساحيق وبلاستيك يمكنها تلبية توقعات الأداء بطريقة قابلة للتكرار. يحاول مطورو البرمجيات توسيع قواعد بيانات المواد الخاصة بهم لجعل عمليات المحاكاة أكثر واقعية. يقوم بناة الآلات بتصميم خلايا تعمل بشكل أسرع ولديها نطاقات إنتاج أكبر لاستيعاب المزيد من الأجزاء في وقت واحد. لا يزال هناك عمل يتعين القيام به، ولكن هناك الكثير من الإثارة حول مستقبل التصنيع الإضافي في التصنيع في العالم الحقيقي.
قال مدير مركز كفاءة التصنيع الإضافي في جامعة UL: "عملتُ في هذا القطاع لمدة 20 عامًا، وخلال تلك الفترة، كنتُ أسمع باستمرار: 'نحن على وشك تطبيق هذه التقنية في بيئة الإنتاج'. لذلك انتظرنا طويلًا". وأضاف بول بيتس، مدير ورئيس مجموعة مستخدمي التصنيع الإضافي: "لكنني أعتقد أننا وصلنا أخيرًا إلى نقطة التقارب بين كل شيء، وهذا ما يحدث بالفعل".
دان ديفيس هو رئيس تحرير مجلة The FABRICATOR، أكبر مجلة توزيعًا في صناعة تشكيل المعادن، ومنشوراتها الشقيقة، STAMPING Journal، وTube & Pipe Journal، وThe Welder. وقد كان يعمل على هذه المنشورات منذ أبريل 2002.
يركز تقرير التصنيع الإضافي على استخدام تقنيات التصنيع الإضافي في التصنيع في العالم الحقيقي. يستخدم المصنعون اليوم الطباعة ثلاثية الأبعاد لصنع الأدوات والتجهيزات، ويستخدم البعض منهم أيضًا التصنيع الإضافي لأعمال الإنتاج ذات الحجم الكبير. سيتم عرض قصصهم هنا.